KR101233311B1 - Optical interconnection structure and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광배선 구조물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 광학통로용 비아홀이 구비된 실리콘 기판과, 상기 비아홀의 상측 내부에 삽입 고정되어 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 사용함으로써, 실리콘 기판 상에 화학적 식각에 의해 마이크로 렌즈를 형성하는 기존의 방법보다 수율을 높이고, 임프린트 패턴 전사 식각 방법에 의해 45도 도파로 미러를 형성함으로써 기존의 기계적인 절삭에 의한 방법보다 공정 재현성 및 수율을 높이는 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to an optical wiring structure and a method of manufacturing the same, comprising: a silicon substrate having at least one via hole for optical paths, and a spherical ball lens for condensing light incident by being inserted into and fixed to an upper side of the via hole; By using this method, the yield is higher than that of the conventional method of forming microlenses by chemical etching on the silicon substrate, and the process reproducibility and the process of the conventional mechanical cutting are formed by forming the 45 degree waveguide mirror by the imprint pattern transfer etching method. It is intended to provide a way to increase yield.

실리콘 기판, 렌즈, 광배선, 임프린트 Silicon Substrate, Lens, Wiring, Imprint

Description

광배선 구조물 및 그 제조방법{OPTICAL INTERCONNECTION STRUCTURE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Optical wiring structure and its manufacturing method {OPTICAL INTERCONNECTION STRUCTURE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 광배선 구조물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 기판 상에 형성된 광학통로용 비아홀 내부에 구 형태의 볼 렌즈가 삽입 고정된 광배선 구조물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical wiring structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical wiring structure in which a spherical ball lens is inserted and fixed inside an optical path via hole formed on a silicon substrate.

일반적으로, 광배선 기술은 기존 전기적 배선이 갖는 데이터 전송 속도 제한, 배선 간 높은 크로스 토크 등의 단점을 해소할 수 있어 최근 연구가 활발히 이루어지고 있다.In general, optical wiring technology has recently been actively conducted to solve the disadvantages such as data transmission speed limitation of the existing electrical wiring, high crosstalk between the wiring.

이러한 광배선 기술은 광섬유 리본을 이용한 방식, 자유공간 광연결 방식, 평면 광도파로를 이용한 방식 등이 있으며 응용분야에 따라 각기 다른 구조로 개발되고 있다.Such optical wiring technology includes a fiber optic ribbon, a free space optical connection, a planar optical waveguide, and the like, and are developed in different structures according to application fields.

한편, 이러한 광배선 기술은 대부분 기존 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 이하 'PCB'라 칭함) 기판을 변형하여 제작이 이루어지고 있다. 일 예로, 평 면 광도파로를 이용한 광연결은 광도파로가 집적된 PCB 기판 위에 수직 광결합을 위한 45도 미러 또는 그레이팅 결합기를 이용하여 광신호를 연결한다.On the other hand, the optical wiring technology is mostly made by modifying the existing printed circuit board (PCB) substrate. For example, an optical connection using a planar optical waveguide connects an optical signal using a 45 degree mirror or a grating coupler for vertical optical coupling on a PCB substrate on which the optical waveguide is integrated.

이 경우, PCB 기판으로 이용되는 물질인 Fr4의 열특성이 좋지 못하고, 반도체 공정이 가능하지 않기 때문에 대량생산이 어렵다. 또한, 소자와 광도파로간 거리가 수백 마이크로미터에서 수 밀리미터정도 되기 때문에 별도의 집광렌즈가 필요한 단점이 있다.In this case, mass production is difficult because the thermal characteristics of Fr4, which is a material used as a PCB substrate, are not good and a semiconductor process is not possible. In addition, since the distance between the device and the optical waveguide is about several hundred micrometers to several millimeters, there is a disadvantage that a separate condenser lens is required.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실리콘 기판 상에 형성된 광학통로용 비아홀 내부에 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 삽입 고정함으로써, 실리콘 기판 상에 화학적 식각에 의해 마이크로 집광렌즈를 형성하는 기존의 방법보다 재현성 및 수율을 높이고, 임프린트 패턴 전사 식각 방법에 의해 45도 도파로 미러를 형성함으로써 기존의 기계적인 절삭에 의한 방법보다 공정 안정성 및 수율을 높일 수 있는 광배선 구조물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to insert and fix a spherical ball lens for condensing light incident inside a via hole for an optical path formed on a silicon substrate. Reproducibility and yield are higher than conventional methods for forming micro condensing lenses by chemical etching, and process stability and yield are higher than those by conventional mechanical cutting by forming 45 degree waveguide mirrors by imprint pattern transfer etching method. It is to provide an optical wiring structure and a method of manufacturing the same.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 적어도 하나의 광학통로용 비아홀이 구비된 실리콘 기판; 및 상기 비아홀의 상측 내부에 삽입 고정되어 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 포함하는 광배선 구조물을 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention, the silicon substrate is provided with at least one via hole for the optical path; And it is to provide an optical wiring structure including a spherical ball lens for condensing the light is inserted and fixed inside the upper side of the via hole.

여기서, 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 형성된 하부 클래딩층과, 상기 하부 클래딩층의 상면에 형성된 코어층과, 상기 코어층의 상면에 형성된 상부 클래딩층으로 이루어진 광도파로가 더 구비됨이 바람직하다.The optical waveguide may further include a lower cladding layer formed on the entire upper surface of the silicon substrate, a core layer formed on the upper surface of the lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on the upper surface of the core layer.

바람직하게, 상기 비아홀이 각각 일정간격 이격된 2개의 제1 및 제2 비아홀로 구비될 경우, 상기 제1 및 제2 비아홀이 폐쇄되도록 상기 실리콘 기판의 하면에 각각 부착되는 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 더 구비되고, 상기 실리콘 기판의 하면 일측에 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 드라이버 및 수신된 광신호를 전기신호로 변환시키는 수신모듈이 각각 부착될 수 있다.Preferably, when the via holes are each provided with two first and second via holes spaced apart from each other, a laser diode and a photo diode attached to the lower surface of the silicon substrate are further attached to close the first and second via holes. A driver for driving the laser diode and a receiving module for converting the received optical signal into an electrical signal may be attached to one side of a lower surface of the silicon substrate.

바람직하게, 상기 드라이버 및 수신모듈은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩에 의해 부착되거나, 상기 실리콘 기판에 단일기판 집적 형태로 제작될 수 있다.Preferably, the driver and the receiving module may be attached by wire bonding or flip chip bonding, or may be manufactured in a single substrate integrated form on the silicon substrate.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 비아홀 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 제1 및 제2 미러 홈이 더 형성될 수 있다.Preferably, first and second mirror grooves inclined at a predetermined angle may be further formed on upper surfaces of the optical waveguides positioned on the first and second via holes to face each other.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 미러 홈은 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성되거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성될 수 있다.Preferably, the first and second mirror grooves are formed in a V-shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground, or at a 45 degree angle to face each other in a direction between the first and second via holes. It may be formed obliquely right triangle shape.

바람직하게, 상기 실리콘 기판의 표면에 산화층을 형성하여 상기 볼 렌즈와 접촉되는 비아홀의 내주면 부위의 부피 팽창으로 인해 접촉부위가 고정될 수 있다.Preferably, the contact portion may be fixed by forming an oxide layer on the surface of the silicon substrate due to the volume expansion of the inner peripheral surface portion of the via hole in contact with the ball lens.

본 발명의 제2 측면은, (a) 실리콘 기판에 적어도 하나의 광학통로용 비아홀을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 비아홀의 상측 내부에 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 삽입 고정시키는 단계를 포함하는 광배선 구조물의 제조방법을 제공하는 것이다.The second aspect of the invention, (a) forming at least one via hole for the optical path in the silicon substrate; And (b) inserting and fixing a spherical ball lens for condensing light incident inside the upper side of the via hole.

여기서, 상기 단계(a)이전에, 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 하부 클래딩층, 코어층 및 상부 클래딩층을 순차적으로 적층하여 광도파로를 형성하는 단계 를 더 포함함이 바람직하다. 바람직하게, 도파로 물질은 실리카, 유리 또는 폴리머 등과 같이 사용 광원의 파장을 흡수하지 않는 투명한 재질이면 좋다.Here, before the step (a), preferably further comprising the step of sequentially stacking the lower cladding layer, the core layer and the upper cladding layer on the entire upper surface of the silicon substrate to form an optical waveguide. Preferably, the waveguide material may be a transparent material that does not absorb the wavelength of the light source used, such as silica, glass, or polymer.

바람직하게, 상기 비아홀이 각각 일정간격 이격된 2개의 제1 및 제2 비아홀로 형성할 경우, 상기 제1 및 제2 비아홀이 폐쇄되도록 상기 실리콘 기판의 하면에 각각 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 더 부착하고, 상기 실리콘 기판의 하면 일측에 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 드라이버 및 수신된 광신호를 전기신호로 변환시키는 수신모듈을 더 부착할 수 있다.Preferably, when the via holes are formed of two first and second via holes spaced apart from each other, a laser diode and a photo diode are further attached to the bottom surface of the silicon substrate so that the first and second via holes are closed. A driver for driving the laser diode and a receiving module for converting the received optical signal into an electrical signal may be further attached to one side of a lower surface of the silicon substrate.

바람직하게, 상기 드라이버 및 수신모듈은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩에 의해 부착하거나, 상기 실리콘 기판에 단일기판 집적 형태로 제작할 수 있다.Preferably, the driver and the receiving module may be attached by wire bonding or flip chip bonding, or may be manufactured in a single substrate integrated form on the silicon substrate.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 비아홀 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the method may further include forming first and second mirror grooves which are inclined at an angle to face the top surfaces of the optical waveguides positioned on the first and second via holes.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 미러 홈은 임프린트 패턴 전사 식각 공정을 이용하여 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성되거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성할 수 있다.Preferably, the first and second mirror grooves are formed in a V-shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground using an imprint pattern transfer etching process, or the direction between the first and second via holes. It may be formed in a right triangle to be inclined at an angle of 45 degrees to face each other.

바람직하게, 상기 임프린트 패턴 전사 식각 공정은, 상기 광도파로 상에 레지스트층을 도포하는 제1 과정; 상기 레지스트층의 상면에 미러 홈 형성용 패턴이 형성된 스탬퍼를 접촉시켜 일정 압력으로 가압한 후, 자외선으로 노광하거나 열을 가하여 미러 홈 형성을 위한 레지스트 패턴을 형성하는 제2 과정; 및 상기 레지스 트 패턴을 마스크로 하여 건식 식각을 통해 상기 광도파로 상에 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 제3 과정을 포함할 수 있다.Preferably, the imprint pattern transfer etching process, the first process of applying a resist layer on the optical waveguide; A second process of contacting a stamper having a pattern for forming a mirror groove on the upper surface of the resist layer and pressing the stamper at a predetermined pressure, and then forming a resist pattern for forming the mirror groove by exposing to ultraviolet rays or applying heat; And a third process of forming first and second mirror grooves on the optical waveguide through dry etching using the resist pattern as a mask.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 미러 홈은 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성되거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성하되, 상기 광도파로 상에 일정 두께의 실리콘층을 형성하는 제1 과정; 상기 실리콘층 상에 보조 미러 홈 형성을 위한 마스크 패턴을 형성하는 제2 과정; 상기 실리콘층을 결정면을 따라 비등방성 식각하여 상기 제1 및 제2 미러 홈과 동일한 형상으로 제1 및 제2 보조 미러 홈을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 제거하여 실리콘 패턴을 형성하는 제3 과정; 및 상기 실리콘 패턴을 마스크로 하여 건식 식각을 통해 상기 광도파로 상에 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 제4 과정을 포함할 수 있다.Preferably, the first and second mirror grooves are formed in a V-shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground, or at a 45 degree angle to face each other in a direction between the first and second via holes. A first process of forming a silicon layer having a predetermined thickness on the optical waveguide in an inclined right triangle; Forming a mask pattern for forming an auxiliary mirror groove on the silicon layer; A third process of anisotropically etching the silicon layer along a crystal surface to form first and second auxiliary mirror grooves having the same shape as the first and second mirror grooves, and then removing the mask pattern to form a silicon pattern ; And a fourth process of forming first and second mirror grooves on the optical waveguide through dry etching using the silicon pattern as a mask.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광배선 구조물 및 그 제조방법에 따르면, 실리콘 기판에 형성된 광학통로용 비아홀 내부에 구 형태의 볼 렌즈가 삽입 고정된 광배선 구조물을 제조함으로써 집광효율을 높여 광연결에 따른 광 손실을 줄이고 패턴 전사 방식에 의해 45도 미러 홈을 도파로에 형성함으로써 공정의 재현성 및 수율을 높일 수 있다. 이러한 대부분의 공정이 반도체 공정 장비를 통해 수행되어 대량 생산이 가능하며, 기존 PCB 기판에 비해 좋은 열특성을 갖는 이점이 있다.According to the optical wiring structure and the manufacturing method of the present invention as described above, by manufacturing the optical wiring structure in which the spherical ball lens is inserted and fixed inside the optical path via hole formed in the silicon substrate to increase the condensing efficiency to the optical connection The reproducibility and yield of the process can be improved by reducing the optical loss and forming the 45 degree mirror groove in the waveguide by the pattern transfer method. Most of these processes are performed through semiconductor process equipment, which enables mass production, and has the advantage of having good thermal characteristics compared to conventional PCB substrates.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical wiring structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물은, 크게 적어도 하나의 비아홀(70)을 구비하는 실리콘 기판(10)과, 비아홀(70)의 내부에 삽입 고정되어 입사되는 광을 집광시키기 위한 렌즈(L)와, 실리콘 기판(10)의 전체 상면에 형성되어 광신호를 전달하기 위하여 하부 클래딩층(40), 코어층(50) 및 상부 클래딩층(60)이 순차적으로 적층되어 이루어진 광도파로와, 상기 광도파로 상에 형성되며 광을 굴절시켜 도파로에 용이하게 결합시키기 위한 미러 홈(80)과, 실리콘 기판(10)의 하면에 각각 부착되는 레이저 다이오드(LD, 90) 및 포토 다이오드(PD, 100)를 포함하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, an optical wiring structure according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include a silicon substrate 10 having at least one via hole 70 and light incident to be inserted into and fixed inside the via hole 70. The lower cladding layer 40, the core layer 50, and the upper cladding layer 60 are sequentially stacked to form a lens L for condensing light and an optical signal formed on the entire upper surface of the silicon substrate 10. And an optical waveguide formed on the optical waveguide, a mirror groove 80 formed on the optical waveguide for refraction of light to be easily coupled to the waveguide, and laser diodes LD and 90 respectively attached to the lower surface of the silicon substrate 10. It is comprised including the photodiode PD (100).

여기서, 실리콘 기판(10) 상에는 예컨대, 이방성 식각(Anisotropic Etching)을 통해 광학통로 역할을 수행하기 위한 적어도 하나의 비아홀(Via Hole)(70)이 형성되어 있다.Here, at least one via hole 70 is formed on the silicon substrate 10 to serve as an optical path through, for example, anisotropic etching.

또한, 실리콘 기판(10)의 두께제한은 없으나, 활용 용도에 따라 통상 약 0.1mm 내지 5mm 범위의 기판두께를 사용할 수 있으며, 기판면은 [100], [110], [111] 또는 [211] 등의 면을 사용할 수 있으나, 통상 실리콘 기판으로 가장 많이 사용되는 [100]면의 실리콘 기판을 적용함이 바람직하다.In addition, although there is no thickness limit of the silicon substrate 10, a substrate thickness in the range of about 0.1 mm to 5 mm can be generally used, and the substrate surface is [100], [110], [111] or [211]. Although it is possible to use a surface such as, it is preferable to apply a silicon substrate of the [100] surface which is usually used as a silicon substrate.

렌즈(L)는 예컨대, 실리카(Silica) 또는 유리(Glass) 등으로 이루어지고, 예컨대, 구 형태의 볼 렌즈(Ball Lens)로 구현됨이 바람직하며, 렌즈(L)를 고정시키기 위해 렌즈(L)와 접촉되는 실리콘 비아홀(70)의 내주면을 산화시켜 부풀게 하거나 내주면 부위에 예컨대, 에폭시(Epoxy) 등을 이용하여 단단하게 고정시킬 수도 있다.The lens L is made of, for example, silica, glass, or the like. For example, the lens L is preferably implemented as a ball lens in the form of a sphere, and the lens L is fixed to fix the lens L. The inner circumferential surface of the silicon via hole 70 in contact with the c) may be oxidized and swelled, or may be firmly fixed to the inner circumferential surface using, for example, epoxy.

그리고, 상기 광도파로는 실리콘 기판(10)의 전체 상부면에 형성된 하부 클래딩층(40)과, 하부 클래딩층(40)의 상면에 형성된 코어층(50)과, 코어층(50)의 상면에 형성된 상부 클래딩층(60)으로 이루어진다.The optical waveguide is disposed on the lower cladding layer 40 formed on the entire upper surface of the silicon substrate 10, the core layer 50 formed on the upper surface of the lower cladding layer 40, and the upper surface of the core layer 50. The upper cladding layer 60 is formed.

또한, 각 비아홀(70) 상에 위치된 광도파로에 예를 들면, 임프린트 패턴 전사 방법에 의해 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 한 쌍의 미러(Mirror) 홈(80)이 형성된다.In addition, a pair of mirror grooves 80 inclined at an angle are formed in the optical waveguides located on each via hole 70 so as to face each other by, for example, an imprint pattern transfer method.

이러한 한 쌍의 미러 홈(80)은 지면으로부터 서로 대향되도록 일정각도(바람직하게는, 약 45도 정도)로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 각 비아홀(70) 사이의 방향으로 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성될 수도 있으며, 반사율을 더욱 높이기 위하여 미러 홈(80)의 경사면에 금속을 증착할 수도 있다.The pair of mirror grooves 80 are preferably formed in a V shape to be inclined at a predetermined angle (preferably, about 45 degrees) to face each other from the ground, but is not limited thereto. Each via hole 70 It may be formed in the form of a right triangle to be inclined at an angle of 45 degrees to face each other in the direction between), and may be deposited on the inclined surface of the mirror groove 80 to further increase the reflectance.

더욱이, 광도파로를 통해 광 연결을 구현하기 위해 비아홀(70)이 광도파로 하부에 각각 일정간격 이격되어 두 개로 형성되도록 하고, 각 비아홀(70)의 중앙에 각각 레이저 다이오드(90) 및 포토 다이오드(100) 중심이 위치하도록 솔더 범프(140) 등을 이용하여 실리콘 기판(10)의 하면에 레이저 다이오드(90) 및 포토 다이오드(100)가 부착되도록 하는 것이 바람직하다.Furthermore, in order to realize optical connection through the optical waveguide, two via holes 70 are formed at a predetermined interval below each of the optical waveguides, and a laser diode 90 and a photo diode (center) of each via hole 70 are respectively formed. 100, the laser diode 90 and the photodiode 100 may be attached to the bottom surface of the silicon substrate 10 using the solder bumps 140 and the like so that the center thereof is positioned.

이때, 레이저 다이오드(90)는 수직구조 표면발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), 포토 다이오드(100)는 예컨대, p-i-n 포토 다이오드, 금속-반도체-금속(Metal-Semiconductor-Metal: MSM) 구조의 포토 다이오드, RC(Resonant Cavity) 포토 다이오드, 또는 항복(Avalanche) 포토 다이오드 등을 이용함이 바람직하다.At this time, the laser diode 90 is a vertical cavity surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), the photodiode 100 is a pin photodiode, a metal-semiconductor-metal (MSM) photo It is preferable to use a diode, a RC (Resonant Cavity) photodiode, an Avalanche photodiode, or the like.

또한, 실리콘 기판(10)의 하면 일측에 레이저 다이오드(90)를 구동시키는 드라이버(110), 다른 일측에 수신된 광신호를 전기신호로 변환시키는 수신모듈(Receiver)(120), 그리고 이들과 연결된 VLSI(Very Large Scale Integrated Circuit)(130) 등이 각각 부착될 수 있다.In addition, a driver 110 for driving the laser diode 90 on one side of the lower surface of the silicon substrate 10, a receiver 120 for converting an optical signal received on the other side into an electrical signal, and connected thereto Very Large Scale Integrated Circuit (VLSI) 130 may be attached.

이때, 드라이버(110), 수신모듈(120) 및 VLSI(130) 등은 예컨대, 와이어 본딩, 플립칩 본딩 등에 의해 부착될 수 있으며, 또한 실리콘 기판(10)에 단일기판 집적 형태로 제작될 수도 있다.In this case, the driver 110, the receiving module 120, and the VLSI 130 may be attached by, for example, wire bonding, flip chip bonding, or the like, and may also be manufactured in the form of a single substrate integrated on the silicon substrate 10. .

이하에는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an optical wiring structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical wiring structure according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 먼저 광도파로 형성을 위해 실리콘 기판(10)의 전체 상부면에 하부 클래딩층(40), 코어층(50) 및 상부 클래딩층(60)을 순차적으로 적층한다.Referring to FIG. 2A, first, the lower cladding layer 40, the core layer 50, and the upper cladding layer 60 are sequentially stacked on the entire upper surface of the silicon substrate 10 to form an optical waveguide.

이때, 하부 및 상부 클래딩층(40 및 60) 및 코어층(50)으로 구성되는 도파로를 형성하는 물질로는 예컨대, 실리카(Silica), 유리 또는 폴리머(Polymer) 등이 이용될 수 있으며, 형성방법으로는 폴리머 물질인 경우 반도체 공정에서 사용하는 예컨대, 포토리소그라피, RIE(Reactive Ion Etching), 몰딩(Molding), 핫 엠보싱(Hot Embossing), UV 패터닝, 레이저 직접 묘사 등의 방법을 사용할 수 있다.In this case, as a material for forming the waveguide formed of the lower and upper cladding layers 40 and 60 and the core layer 50, for example, silica, glass, or polymer may be used. As the polymer material, for example, photolithography, reactive ion etching (RIE), molding, hot embossing, UV patterning, laser direct description, or the like used in a semiconductor process may be used.

한편, 실리카 물질인 경우 예컨대, 화학기상증착(CVD) 방법, 스퍼터링 방법, 화염가수분해(FHD) 방법, 졸-겔(sol-gel) 방법 등이 이용될 수 있다.In the case of the silica material, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method, a sputtering method, a flame hydrolysis (FHD) method, a sol-gel method, or the like may be used.

도 2b를 참조하면, 실리콘 기판(10)의 하면에 실리콘 기판(10)과 수직한 단면을 갖는 광학통로인 비아홀(70)을 형성한다. 비아홀(70)의 형성은 예컨대, 플라즈마 이온 식각법(Plasma Ion Etching, PIE) 등으로 이방성 식각(Anisotropic Etching)을 통해 행해질 수 있으며, 광도파로의 하부 클래딩층(40)이 노출되도록 식각한다.Referring to FIG. 2B, a via hole 70, which is an optical path having a cross section perpendicular to the silicon substrate 10, is formed on the bottom surface of the silicon substrate 10. The via hole 70 may be formed by, for example, anisotropic etching using plasma ion etching (PIE), and may be etched to expose the lower cladding layer 40 of the optical waveguide.

도 2c 및 도 2d를 참조하면, 각 비아홀(70) 내부에 예컨대, 구 형태의 볼(Ball) 렌즈(L)를 삽입한 후, 실리콘 기판(10)의 전면에 산화층(S)을 형성함으로써, 렌즈(L)와 접촉되는 비아홀(70)의 내주면 부위의 부피 팽창으로 인해 접촉부위 가 고정되도록 한다.2C and 2D, by inserting, for example, a spherical ball lens L into each via hole 70, by forming an oxide layer S on the entire surface of the silicon substrate 10, Due to the volume expansion of the inner circumferential surface portion of the via hole 70 in contact with the lens (L) to ensure that the contact portion is fixed.

이때, 산화방식은 통상의 실리콘 산화방식을 이용할 수 있으며, 상기와 같이 실리콘 기판(10)의 전면에 형성된 산화층(S)은 필요에 따라 일부 영역을 제외하고 산화하거나, 산화시킨 후 일부 영역을 식각 등을 이용하여 제거할 수 있다.In this case, the oxidation method may use a conventional silicon oxidation method, as described above, the oxide layer S formed on the entire surface of the silicon substrate 10 may be oxidized except for some regions, or may be etched after oxidizing some regions. And the like can be removed.

한편, 렌즈(L)와 접촉되는 비아홀(70)의 내주면 부위에 예컨대, 에폭시(Epoxy) 등을 이용하여 단단하게 고정시킬 수도 있으며, 또한 렌즈(L)와 접촉되는 비아홀(70)의 내주면 부위에 고온을 가하여 물질적인 특성에 의해 접촉부위가 부착되도록 할 수도 있다.Meanwhile, the inner peripheral surface portion of the via hole 70 in contact with the lens L may be firmly fixed using, for example, epoxy, or the inner peripheral surface portion of the via hole 70 in contact with the lens L. It is also possible to apply a high temperature so that the contact area is attached by the material property.

도 2e를 참조하면, 실리콘 기판(10)의 하면에 전기적 신호에 따라 레이저 다이오드(90, 도 2f 참조)를 구동시키는 드라이버(110), 공급된 광신호를 전기신호로 변환시켜주는 포토 다이오드 리시버(Receiver) 즉, 수신모듈(120), VLSI(130) 등을 일반적인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정으로 형성한다.Referring to FIG. 2E, a driver 110 for driving a laser diode 90 (see FIG. 2F) according to an electrical signal on a lower surface of the silicon substrate 10, and a photodiode receiver for converting the supplied optical signal into an electrical signal ( In other words, the receiver module 120, the VLSI 130, and the like are formed by a general complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process.

도 2f를 참조하면, 각 비아홀(70) 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도(바람직하게는, 약 45도 정도)로 경사진 한 쌍의 미러 홈(80)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, a pair of mirror grooves 80 inclined at a predetermined angle (preferably about 45 degrees) are formed on the top surfaces of the optical waveguides located on each via hole 70.

이후에, 실리콘 기판(10)의 하면에 각 비아홀(70)이 폐쇄되도록 솔더 범프(140) 등을 이용하여 레이저 다이오드(100) 및 포토 다이오드(110)를 각각 부착한다.Subsequently, the laser diode 100 and the photodiode 110 are attached to the bottom surface of the silicon substrate 10 using solder bumps 140 to close each via hole 70.

이때, 미러 홈(80)의 형성은 종래와 같이 예컨대, 레이저(Laser) 또는 블레이드(Blade) 연삭 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 아래 살펴볼 바와 같이, 임프 린트 패턴 전사 기술, 실리콘 웨이퍼의 결정면을 이용한 식각 방식을 이용하면 경사각을 정확하게 조절할 수 있게 되는 장점이 있다. 미러 홈(80)의 반사율을 더욱 높이기 위해 경사면 부분에 금속 증착이 이루어질 수 있다.In this case, the mirror groove 80 may be formed using, for example, laser or blade grinding as in the prior art. As will be described below, an imprint pattern transfer technique and a crystal surface of a silicon wafer may be formed. Using the etching method has the advantage that it is possible to accurately adjust the inclination angle. In order to further increase the reflectance of the mirror groove 80, metal deposition may be performed on the inclined surface portion.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 적용된 미러 홈을 형성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 단면도로서, 임프린트(imprint) 패턴 전사 기술을 이용하여 미러 홈(80)을 형성하는 방법을 나타낸 것이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating an example of a method of forming a mirror groove applied to an embodiment of the present invention, and illustrating a method of forming the mirror groove 80 by using an imprint pattern transfer technique. It is shown.

도 3a를 참조하면, 먼저 임프린트로 제작될 광도파로의 상부 클래딩층(60) 상에 레지스트층(200)을 도포한다. 이때, 레지스트층(200)으로는 일반적으로 폴리머(Polymer) 계열의 수지를 이용하는데, 자외선(UV) 방식의 경우는 자외선 경화성 고분자 계열을 이용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3A, a resist layer 200 is first applied onto an upper cladding layer 60 of an optical waveguide to be manufactured by imprint. In this case, the resist layer 200 generally uses a polymer-based resin, but in the case of an ultraviolet (UV) method, it is preferable to use an ultraviolet curable polymer series.

또한, 레지스트층(200)의 도포 방법은 예컨대, 스핀 코팅(Spin Coating), 액적 도포(Droplet Dispensing) 및 분사(Spray) 등의 여러 가지 방법이 이용될 수 있으나, 스핀 코팅법이 바람직하다.In addition, as the coating method of the resist layer 200, various methods such as spin coating, droplet dispensing, and spray may be used, but spin coating is preferable.

도 3b 및 도 3c를 참조하면, 미러 홈 형성용 패턴(300a)이 형성된 스탬퍼(300)를 레지스트층(200)의 상면에 접촉시켜 소정의 압력으로 가압한 후, 예컨대, 자외선으로 노광하거나 열을 가한다.3B and 3C, the stamper 300 on which the mirror groove forming pattern 300a is formed is contacted with an upper surface of the resist layer 200 and pressed at a predetermined pressure, and then exposed to ultraviolet rays or heat. Add.

이때, 자외선은 스탬퍼(300)를 투과하여 레지스트층(200)에 조사된다. 이에 따라, 자외선에 노출되거나 열을 받은 레지스트층(200)은 경화된 후, 스탬퍼(300)를 분리시킴으로써, 미러 홈 형성을 위한 레지스트 패턴(200a)을 형성한다.At this time, the ultraviolet light is transmitted to the resist layer 200 through the stamper 300. Accordingly, after the resist layer 200 exposed to ultraviolet rays or heat is cured, the resist layer 200 is separated to form a resist pattern 200a for forming a mirror groove.

일반적으로, 임프린트를 이용한 리소그래피 공정은 레지스트층(200)이 자외선(UV)이나 열 에너지에 의해 경화되는 것을 필요로 한다. 즉, 열 임프린팅에서는 스탬퍼(300), 광도파로 또는 양자 모두가 가열되어 임프린팅 공정 동안 레지스트층(200)을 연화시킨 후 냉각되면, 임프린트된 레지스트 패턴(200a)이 고체화되어 스탬퍼(300)의 제거 후에 임프린트된 형상을 유지한다.In general, lithography processes using imprints require the resist layer 200 to be cured by ultraviolet (UV) or thermal energy. That is, in thermal imprinting, when the stamper 300, the optical waveguide, or both are heated to soften the resist layer 200 during the imprinting process and then cooled, the imprinted resist pattern 200a becomes solid to form the stamper 300. Maintain the imprinted shape after removal.

한편, 자외선(UV) 경화 임프린팅에서는 투명한 스탬퍼(300)가 예컨대, 액상 광고분자(photopolymer) 레지스트층(200)으로 코팅된 상부 클래딩층(60)에 대해 압력을 가한다. 자외선으로의 노출 이후, 레지스트 내의 광 개시제로 인해 레지스트층(200)을 고체로 중합시켜, 경화된 레지스트층(200)에 고체화된 레지스트 패턴(200a)을 남긴다. 레지스트 패턴(200a)의 완전한 형성을 확보하기 위해 경화 공정 동안 스탬퍼(300) 및/또는 광도파로가 형성된 실리콘 기판(10)에 압력이 인가될 수 있다.Meanwhile, in ultraviolet (UV) curing imprinting, the transparent stamper 300 exerts pressure on the upper cladding layer 60 coated with, for example, a liquid photopolymer resist layer 200. After exposure to ultraviolet light, the resist layer 200 is polymerized into a solid due to the photoinitiator in the resist, leaving a solidified resist pattern 200a in the cured resist layer 200. Pressure may be applied to the silicon substrate 10 on which the stamper 300 and / or the optical waveguide are formed during the curing process to ensure the complete formation of the resist pattern 200a.

도 3d를 참조하면, 레지스트 패턴(200a)을 패턴 전사 마스크로 하여 예컨대, 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE)과 같은 건식 식각법을 통해 브이(V)자 홈 패턴을 광도파로 층에 전사하여 미러 면을 형성하고 잔류 레지스트가 제거함으로써 전술한 미러 홈(80)이 형성된 광도파로를 형성한다. 형성되는 미러 홈(80)은 전술한 바와 같이 서로 대향되도록 일정 각도(바람직하게는, 45도)로 경사지게 형성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 3D, the V-shaped groove pattern is transferred to the optical waveguide layer by a dry etching method such as reactive ion etching (RIE) using the resist pattern 200a as a pattern transfer mask. The optical waveguide in which the above-mentioned mirror groove 80 is formed is formed by forming a mirror surface and removing residual resist. The mirror groove 80 is preferably formed to be inclined at a predetermined angle (preferably, 45 degrees) so as to face each other as described above.

한편, 레지스트 패턴(200a)의 건식 식각 시 광도파로와 레지스트 간의 식각속도비(selectivity)를 정확하게 알고 이용하면, 임프린트된 레지스트 경사각과 다 른 경사각을 도파로에 전사하도록 구현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 광도파로가 레지스트 보다 식각속도가 낮은 경우, 임프린트된 경사각 보다 더 경사각이 작아진다. 따라서, 2개의 물질 사이의 식각 속도비와 임프린트 경사각을 조절하면 미러 홈(80)의 경사각을 손쉽게 조절할 수 있다. 즉, 임프린트 방식을 이용하는 경우 경사각의 조절이 용이하게 된다.Meanwhile, if the etching pattern ratio between the optical waveguide and the resist is accurately known and used during the dry etching of the resist pattern 200a, it may be implemented to transfer the inclination angle different from the imprinted resist inclination to the waveguide. For example, when the optical waveguide has a lower etching speed than the resist, the inclination angle becomes smaller than the imprinted inclination angle. Therefore, the inclination angle of the mirror groove 80 can be easily adjusted by adjusting the etching rate ratio and the imprint inclination angle between the two materials. That is, when using the imprint method it is easy to adjust the inclination angle.

본 구조에서는 미러 홈(80)의 경사각을 정확하게 형성하는 것이 매우 중요하다. 즉, 45도 경사각을 형성하는 경우 정확하게 45도가 되도록 하는 기술이 필요하다. 이를 위해 본 실시예에서는 임프린트 패턴 전사 기술과 물질간 식각 속도 차이를 정확하게 활용함으로써 정확한 경사도의 구현이 가능하게 할 수 있다.In this structure, it is very important to accurately form the inclination angle of the mirror groove 80. That is, when forming a 45-degree inclination angle, a technique for precisely 45 degrees is required. To this end, in this embodiment, it is possible to accurately implement the gradient by utilizing the difference in the etching speed between the imprint pattern transfer technology and the material.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 적용된 미러 홈을 형성하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도로서, 실리콘 기판(10)과 동일한 물질의 미러 홈 형성용 실리콘층(400)의 규칙적인 결정방향을 이용하여 미러 홈(80)을 형성하는 방법을 나타낸 것이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating another example of a method of forming a mirror groove applied to an embodiment of the present invention, and the rules of the silicon layer 400 for forming the mirror groove of the same material as the silicon substrate 10 are shown. A method of forming the mirror groove 80 by using a typical crystal direction is shown.

도 4a를 참조하면, 먼저 광도파로의 상부 클래딩층(60) 상에 소정 두께의 실리콘층(400)을 형성하거나 실리콘 기판을 부착하여 이용할 수 있다. 이 실리콘층(400)은 결정 방향으로 식각되어 일정 경사각을 가질 수 있는 것이면 실리콘 웨이퍼나 성장된 실리콘 모두 가능하다는 의미이다.Referring to FIG. 4A, first, a silicon layer 400 having a predetermined thickness or a silicon substrate may be attached to an upper cladding layer 60 of an optical waveguide. The silicon layer 400 may be a silicon wafer or grown silicon as long as it can be etched in the crystal direction to have a predetermined inclination angle.

실리콘층(400) 상에 통상의 포토리소그라피 공정을 통해 보조 미러 홈 형성을 위한 마스크 패턴(500)을 형성한다. 이때, 마스크 패턴(500)은 예컨대, 포토레 지스트(photoresist), SiO2, 또는 SiNx 등이 이용될 수 있다.A mask pattern 500 for forming an auxiliary mirror groove is formed on the silicon layer 400 through a conventional photolithography process. In this case, for example, a photoresist, SiO 2 , or SiNx may be used as the mask pattern 500.

도 4b를 참조하면, 실리콘층(400)을 예컨대, 습식 또는 건식 식각법으로(바람직하게는 습식 식각) 식각하여 전술한 미러 홈(80)과 동일한 형상으로 보조 미러 홈(80a)을 형성한 후, 마스크 패턴(500)을 제거하여 실리콘 패턴(400a)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, after the silicon layer 400 is etched by, for example, wet or dry etching (preferably wet etching), the auxiliary mirror groove 80a is formed in the same shape as the mirror groove 80 described above. The silicon pattern 400a is formed by removing the mask pattern 500.

이때, 실리콘층(400)의 습식 식각법은 예컨대, 불산, 질산 및 아세트산 용액을 혼합한 용액(예컨대, HNA 등)을 이용할 수 있으며, 각 용액의 부피비에 따라 식각률, 표면거칠기, 비등방성 정도 등을 조절할 수 있다.In this case, the wet etching method of the silicon layer 400 may use a solution (eg, HNA, etc.) in which hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid solutions are mixed. Can be adjusted.

한편, 실리콘층(400)의 식각 시 실리콘의 규칙적인 결정방향으로 인하여 보조 미러 홈(80a)을 보다 정확한 각도(바람직하게, 45도)로 경사지게 형성할 수 있게 된다.Meanwhile, when the silicon layer 400 is etched, the auxiliary mirror groove 80a may be inclined at a more accurate angle (preferably, 45 degrees) due to the regular crystallographic direction of silicon.

도 4c를 참조하면, 실리콘 패턴(400a)을 패턴 전사 마스크로 하여 예컨대, 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE)과 같은 건식 식각법을 통해 미러 홈 패턴을 광 도파로 층에 전사하고 잔류 실리콘층이 제거함으로써 전술한 미러 홈(80)이 형성된 광도파로를 형성한다. 이때, 형성되는 미러 홈(80)은 전술한 바와 같이 서로 대향되도록 일정 각도(바람직하게는, 45도)로 경사지게 형성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 4C, the mirror groove pattern is transferred to the optical waveguide layer using a dry etching method such as reactive ion etching (RIE), using the silicon pattern 400a as a pattern transfer mask, and the remaining silicon layer is removed. By removing, the optical waveguide in which the above-mentioned mirror groove 80 is formed is formed. At this time, the mirror groove 80 is preferably formed to be inclined at a predetermined angle (preferably, 45 degrees) so as to face each other as described above.

전술한 본 발명에 따른 광배선 구조물 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the above-described optical wiring structure and a method of manufacturing the same according to the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to carry out by this and this also belongs to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical wiring structure according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical wiring structure according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 적용된 미러 홈을 형성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating an example of a method of forming a mirror groove applied to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 적용된 미러 홈을 형성하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating another example of a method of forming a mirror groove applied to an embodiment of the present invention.

Claims (9)

적어도 하나의 광학통로용 비아홀이 구비된 실리콘 기판; 및A silicon substrate having at least one via hole for an optical path; And 상기 비아홀의 일측 내부에 삽입 고정되어 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 포함하는 광배선 구조물.And a spherical ball lens for condensing light incident by being inserted into and fixed to one side of the via hole. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 형성된 하부 클래딩층과, 상기 하부 클래딩층의 상면에 형성된 코어층과, 상기 코어층의 상면에 형성된 상부 클래딩층으로 이루어진 광도파로가 더 구비되며,The optical waveguide further includes a lower cladding layer formed on the entire upper surface of the silicon substrate, a core layer formed on the upper surface of the lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on the upper surface of the core layer. 상기 비아홀이 각각 일정간격 이격된 2개의 제1 및 제2 비아홀로 구비될 경우, 상기 제1 및 제2 비아홀이 폐쇄되도록 상기 실리콘 기판의 하면에 각각 부착되는 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 더 구비되고, 상기 실리콘 기판의 하면 일측에 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 드라이버 및 수신된 광신호를 전기신호로 변환시키는 수신모듈이 각각 부착되며, 상기 드라이버 및 수신모듈은 와이어본딩 또는 플립칩 본딩에 의해 부착되거나, 상기 실리콘 기판에 단일기판 집적 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물.When the via holes are each provided with two first and second via holes spaced apart from each other, a laser diode and a photo diode are respectively attached to the bottom surface of the silicon substrate so that the first and second via holes are closed. A driver for driving the laser diode and a reception module for converting the received optical signal into an electrical signal are attached to one side of the lower surface of the silicon substrate, and the driver and the reception module are attached by wire bonding or flip chip bonding, or Optical wiring structure, characterized in that the silicon substrate is produced in a single substrate integrated form. 제2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 비아홀 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 제1 및 제2 미러 홈이 더 형성되되,First and second mirror grooves inclined at a predetermined angle are further formed on the upper surfaces of the optical waveguides positioned on the first and second via holes, respectively. 상기 제1 및 제2 미러 홈은 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성되거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물.The first and second mirror grooves may be formed in a V shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground, or may be inclined at a 45 degree angle to face each other in a direction between the first and second via holes. Optical wiring structure, characterized in that formed in the form. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 실리콘 기판의 표면에 산화층을 형성하여 상기 볼 렌즈와 접촉되는 비아홀의 내주면 부위의 부피 팽창으로 인해 접촉부위가 고정되는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물.And forming an oxide layer on the surface of the silicon substrate to fix the contact portion due to volume expansion of the inner peripheral surface portion of the via hole in contact with the ball lens. (a) 실리콘 기판에 적어도 하나의 광학통로용 비아홀을 형성하는 단계; 및(a) forming at least one via hole for the optical path in the silicon substrate; And (b) 상기 비아홀의 상측 내부에 입사되는 광을 집광시키기 위한 구 형태의 볼 렌즈를 삽입 고정시키는 단계를 포함하는 광배선 구조물의 제조방법.and (b) inserting and fixing a spherical ball lens for condensing light incident inside the upper side of the via hole. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 단계(a)이전에, 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 하부 클래딩층, 코어층 및 상부 클래딩층을 순차적으로 적층하여 광도파로를 형성하는 단계를 더 포함하며,Prior to the step (a), further comprising the step of sequentially stacking the lower cladding layer, the core layer and the upper cladding layer on the entire upper surface of the silicon substrate, to form an optical waveguide, 상기 비아홀이 각각 일정간격 이격된 2개의 제1 및 제2 비아홀로 형성할 경우, 상기 제1 및 제2 비아홀이 폐쇄되도록 상기 실리콘 기판의 하면에 각각 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 더 부착하고, 상기 실리콘 기판의 하면 일측에 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 드라이버 및 수신된 광신호를 전기신호로 변환시키는 수신모듈을 더 부착하며, 상기 드라이버 및 수신모듈은 와이어본딩 또는 플립칩 본딩에 의해 부착하거나, 상기 실리콘 기판에 단일기판 집적 형태로 제작하는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물의 제조방법.When the via holes are each formed of two first and second via holes spaced apart from each other, a laser diode and a photo diode are further attached to the bottom surface of the silicon substrate so that the first and second via holes are closed. A driver for driving the laser diode and a receiving module for converting the received optical signal into an electrical signal are further attached to one side of the substrate, and the driver and the receiving module are attached by wire bonding or flip chip bonding, or the silicon substrate. The manufacturing method of the optical wiring structure, characterized in that to manufacture in a single substrate integrated form. 제6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제1 및 제2 비아홀 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 단계를 더 포함하되,The method may further include forming first and second mirror grooves which are inclined at an angle to face each other on the upper surfaces of the optical waveguides positioned on the first and second via holes, 상기 제1 및 제2 미러 홈은 임프린트 패턴 전사 식각 공정을 이용하여 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성하거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되게 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물의 제조방법.The first and second mirror grooves may be formed in a V shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground using an imprint pattern transfer etching process, or may face each other in a direction between the first and second via holes. Method for manufacturing an optical wiring structure, characterized in that formed in a right triangle to be inclined at an angle of 45 degrees. 제7 항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 임프린트 패턴 전사 식각 공정은,The imprint pattern transfer etching process, 상기 광도파로 상에 레지스트층을 도포하는 제1 과정;A first step of applying a resist layer on the optical waveguide; 상기 레지스트층의 상면에 미러 홈 형성용 패턴이 형성된 스탬퍼를 접촉시켜 일정 압력으로 가압한 후, 자외선으로 노광하거나 열을 가하여 미러 홈 형성을 위한 레지스트 패턴을 형성하는 제2 과정; 및A second process of contacting a stamper having a pattern for forming a mirror groove on the upper surface of the resist layer and pressing the stamper at a predetermined pressure, and then forming a resist pattern for forming the mirror groove by exposing to ultraviolet rays or applying heat; And 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 건식 식각을 통해 레지스트와 광도파로 물질과의 식각 속도차이를 이용하여 원하는 각도로 상기 광도파로 상에 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 제3 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물의 제조방법.And forming a first and a second mirror groove on the optical waveguide at a desired angle by using an etching rate difference between the resist and the optical waveguide material through dry etching using the resist pattern as a mask. Method for producing an optical wiring structure. 제6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제1 및 제2 비아홀 상에 위치된 광도파로의 상면에 서로 대향되도록 일정 각도로 경사진 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 단계를 더 포함하며,Forming first and second mirror grooves which are inclined at an angle so as to face each other on the upper surfaces of the optical waveguides positioned on the first and second via holes, 상기 제1 및 제2 미러 홈은, 지면으로부터 서로 대향되도록 45도 각도로 경사지게 브이(V)자 형태로 형성하거나, 상기 제1 및 제2 비아홀 사이의 방향으로 서로 대향되게 45도 각도로 경사지게 직각 삼각형 형태로 형성하되,The first and second mirror grooves may be formed in a V-shape to be inclined at a 45 degree angle to face each other from the ground, or may be inclined at a 45 degree angle to face each other in a direction between the first and second via holes. Form a triangle, 상기 광도파로 상에 일정 두께의 실리콘층을 형성하는 제1 과정;Forming a silicon layer having a predetermined thickness on the optical waveguide; 상기 실리콘층 상에 보조 미러 홈 형성을 위한 마스크 패턴을 형성하는 제2 과정;Forming a mask pattern for forming an auxiliary mirror groove on the silicon layer; 상기 실리콘층을 결정면을 따라 비등방성 식각하여 상기 제1 및 제2 미러 홈과 동일한 형상으로 제1 및 제2 보조 미러 홈을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 제거하여 실리콘 패턴을 형성하는 제3 과정; 및A third process of anisotropically etching the silicon layer along a crystal surface to form first and second auxiliary mirror grooves having the same shape as the first and second mirror grooves, and then removing the mask pattern to form a silicon pattern ; And 상기 실리콘 패턴을 마스크로 하여 건식 식각을 통해 상기 광도파로 상에 제1 및 제2 미러 홈을 형성하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광배선 구조물의 제조방법.And forming a first and a second mirror groove on the optical waveguide through dry etching using the silicon pattern as a mask.
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